红外测温仪工作原理及应用范围说明
红外测温仪的原理及应用

红外测温仪的原理及应用1. 红外测温仪的工作原理红外测温仪是一种用于非接触式测量物体表面温度的仪器。
它利用物体发出的红外辐射来测量物体的温度,通过该仪器能够实现快速、准确地测量目标物体的温度,无需直接接触物体。
红外测温仪的工作原理主要基于以下两个原理:1.1 热辐射原理所有物体都会发出一定量的红外辐射。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律,物体发出的红外辐射功率与物体的绝对温度的四次方成正比。
红外测温仪通过测量物体发出的红外辐射来间接测量物体的温度。
1.2 热导率原理物体表面的温度会随着物体内部温度的变化而变化。
红外测温仪利用物体表面的温度变化来推断物体内部温度的变化。
通过测量物体表面的温度变化,可以间接测量物体内部的温度。
2. 红外测温仪的应用红外测温仪广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:2.1 工业制造在工业制造过程中,红外测温仪被用于监测和控制机器设备的温度。
例如,在钢铁冶炼过程中,红外测温仪可以用来监测炉内的温度,确保炉温保持在合适的范围内。
此外,红外测温仪还可以用于检测产品质量,如检测焊接点的温度是否符合标准。
2.2 食品安全在食品加工和储存过程中,红外测温仪可以用来监测食品的温度。
例如,在餐饮业中,可以使用红外测温仪来检测食材的温度,确保食材储存和处理的安全性。
此外,红外测温仪还可以用来检测食品加热设备的温度,确保烹饪过程中的食品安全。
2.3 医疗保健在医疗保健领域,红外测温仪被广泛用于测量人体温度。
由于红外测温仪无需接触人体,因此可以减少与传统接触式测温方法相比的交叉感染风险。
红外测温仪通常用于测量额头、耳朵等部位的温度,可以快速、准确地检测患者的体温变化,为及时采取必要的医疗措施提供支持。
2.4 环境监测红外测温仪可以用于环境监测,例如测量大气温度、土壤温度等。
通过监测环境的温度变化,可以了解气候变化、土壤健康等因素,从而做出相应的应对措施。
2.5 安全防护红外测温仪可以在安全防护中发挥重要作用。
红外测温仪的原理

红外测温仪的原理
红外测温仪是一种利用红外辐射原理来测量物体表面温度的设备。
其工作原理基于斯特凡-玻尔兹曼定律,即热辐射功率与物体表面的温度的四次方成正比。
红外测温仪使用的是红外传感器,该传感器可以接收来自物体表面的红外辐射。
物体的温度越高,发射的红外辐射也越强。
而红外测温仪通过测量物体表面的红外辐射功率,从而间接地得出物体的温度。
在使用红外测温仪时,首先需要将仪器对准测量目标物体的表面。
然后,仪器会发射一个红外光束到物体表面,并接收物体发射的红外辐射。
这些辐射通过仪器内部的光学组件集中到一个探测器上。
探测器会将接收到的红外辐射转换成电压信号,并通过内部的电路处理和放大这些信号。
最后,仪器会根据这些信号计算出物体表面的温度,并将结果显示在仪器的屏幕上。
值得注意的是,红外测温仪只能测量物体表面的温度,而无法得知物体内部的温度。
同时,仪器的精确度也受到一些因素的影响,例如环境温度、目标物体表面的反射率等,因此在使用时需要注意这些因素对测量结果的影响。
说明红外测温仪的工作原理

红外测温仪的工作原理1. 引言红外测温仪,也被称为红外测温枪或红外温度计,广泛应用于工业、医疗和家庭等场景中。
具备非接触测温的优势,可以快速、准确地测量目标物体的表面温度。
本文将深入探讨红外测温仪的工作原理。
2. 红外辐射和温度测量原理红外测温仪利用物体发射的红外辐射来测量其温度。
所有物体在温度大于绝对零度时都会发射电磁辐射,其中包括可见光和红外辐射。
红外辐射处于可见光和微波之间的电磁波谱范围内,其波长通常为0.7微米到1000微米。
物体的温度越高,发射的红外辐射能量越大,且峰值波长越短。
根据发射率、峰值波长和温度之间的关系,红外测温仪可以通过测量目标物体的红外辐射能量来确定其表面温度。
3. 红外测温仪的组成红外测温仪主要由以下几部分组成:3.1 光学系统光学系统是红外测温仪的核心部分,用于收集目标物体发出的红外辐射能量并将其转换为电信号。
光学系统通常包括透镜、滤波器和红外探测器等组件。
透镜用于聚焦红外辐射能量,将其聚集到红外探测器上。
滤波器用于选择特定波长范围的红外辐射,以避免其他光源的干扰。
红外探测器负责将接收到的红外辐射转换为电信号。
3.2 电子系统电子系统主要负责处理从光学系统传输过来的信号,并将其转换为温度值。
电子系统一般由微处理器、ADC转换器和显示器等组件构成。
微处理器负责接收来自红外探测器的电信号并进行数字信号处理,包括放大、滤波和校准等。
ADC转换器将模拟信号转换为数字信号,以便微处理器进行处理。
最后,显示器用于显示测得的温度值。
3.3 功能模块红外测温仪通常还具备一些额外的功能模块,以增强其应用的灵活性和便捷性。
这些功能模块包括温度单位选择、测量范围调节、红外辐射率设置和数据记录等。
通过温度单位选择功能,用户可以选择以摄氏度、华氏度或开尔文等单位来显示测量结果。
测量范围调节功能可以让用户根据实际应用场景,选择不同的测量范围。
红外辐射率设置功能允许用户根据目标物体的特性调整测量结果的准确性。
红外线测温技术的原理和应用

红外线测温技术的原理和应用红外线测温技术是一种非接触式温度测量方法,广泛应用于工业、医疗、消防等领域。
它通过检测物体发射的红外辐射能量来测量物体的表面温度。
本文将详细介绍红外线测温技术的原理和应用。
一、红外线测温技术的原理红外线(IR)是在电磁波谱中紧邻可见光的一个频段,其波长范围为0.75μm-1000μm(微米)。
红外线的特点是能够通过大气层,并且被热物体发射。
红外线测温技术基于物体的发射与吸收红外辐射的原理来进行测量。
红外线测温技术的原理可以归结为以下几个关键步骤:1.热能发射:所有物体都会发射红外辐射能量,其强度与物体的温度成正比。
温度越高,物体发射的红外辐射能量越大。
2.红外辐射接收:测温设备(红外测温仪或红外相机)通过感应元件接收物体发射的红外辐射能量。
3.信号处理:测温设备将接收到的红外辐射能量转换成电信号,并进行滤波、放大等处理。
4.温度计算:通过校准和算法,将接收到的电信号转换为与物体表面温度对应的数值。
5.显示或记录:获得物体的表面温度数值后,可以通过显示屏或记录设备显示或记录下来。
二、红外线测温技术的应用红外线测温技术具有非接触、快速、准确等优点,因此在许多领域得到了广泛的应用。
1.工业领域在工业生产中,红外线测温技术可以用于监测和控制物体的温度。
例如,可以用于炉温监测、电子元件的温度检测、冶金工艺中的温度控制等。
红外线测温技术可以实时地检测物体的温度变化,帮助提高生产效率和质量。
2.电力行业红外线测温技术在电力行业的应用主要包括电力设备的温度检测和故障诊断。
通过对输电线路、变压器、开关设备等的温度进行监测,可以早期发现潜在的故障并采取相应的措施,预防事故的发生,保障电力系统的安全运行。
3.医疗和健康 care红外线测温技术在医疗和健康 care 领域的应用日益广泛。
例如,在医院中,可以使用红外测温仪快速测量人体表面的温度,尤其是在流行病期间,可以实现快速筛查和诊断。
此外,红外线测温技术也可用于测量食品、水源等的温度,以确保食品安全和水质安全。
红外治疗仪温度检测标准

红外治疗仪温度检测标准摘要:一、红外测温仪的工作原理及组成二、红外测温仪标准温度的范围三、环境因素对红外测温仪测量结果的影响四、红外测温仪在不同领域的应用五、如何正确使用和维护红外测温仪正文:红外治疗仪温度检测标准红外测温仪作为一种便捷、实用的温度测量工具,广泛应用于各个领域。
本文将为您介绍红外测温仪的工作原理、标准温度范围、环境因素的影响以及如何正确使用和维护红外测温仪。
一、红外测温仪的工作原理及组成红外测温仪采用红外线传输数字的原理,通过光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分,感应物体表面的温度。
它操作方便,特别适用于高温物体的测量。
二、红外测温仪标准温度的范围红外测温仪的标准温度范围在36到37.5度之间。
这是因为红外测温仪测量的是皮肤表面的温度,而这个范围可以较好地反映人体温度的正常范围。
三、环境因素对红外测温仪测量结果的影响红外测温仪测量结果容易受到环境因素的影响,如气温、湿度、风速等。
因此在使用红外测温仪时,应尽量选择环境条件较为稳定的场所,以保证测量结果的准确性。
四、红外测温仪在不同领域的应用红外测温仪在众多领域都有广泛的应用,如钢铁铸造、炉温测量、机器零件检查、玻璃生产以及人体体温检测等。
它为各个行业提供了便捷、准确的温度测量解决方案。
五、如何正确使用和维护红外测温仪1.在使用红外测温仪前,请详细阅读产品说明书,了解仪器的使用方法、测量范围和注意事项。
2.确保红外测温仪与被测物体表面保持适当的距离,避免接触测量。
3.在测量过程中,避免阳光直射或强光干扰,以免影响测量准确性。
4.长时间不使用红外测温仪时,请将其放置在干燥、阴凉的地方,避免高温、潮湿环境。
5.定期检查红外测温仪的工作状态,如发现异常,及时联系专业人员进行维修。
总之,红外测温仪作为一种实用温度检测工具,在正确使用和维护的前提下,能够为我们的生活和工作带来极大的便利。
红外测温仪的原理及应用介绍

红外测温仪的原理及应用介绍红外测温仪的原理红外测温仪是基于物体发射红外线的原理进行温度测量的仪器。
根据热力学第二定律,每个物体在温度为T时都会发射红外线,这些红外线的波长和发射强度随着温度的升高而增加。
因此,如果我们能够测量红外线的波长和强度,就可以确定物体的温度。
现代红外测温仪是利用一种叫做热电偶的技术来测量物体的温度。
热电偶是由两种不同的金属制成的导线,在两端连接成一个回路。
当热电偶的两端处于不同温度时,就会产生一个由电势差引起的电流。
这个电势差的大小与两端之间的温度差有关。
因此,我们可以用热电偶来测量物体表面和环境之间的温度差,从而推断物体的温度。
红外测温仪的应用红外测温仪广泛应用于各种领域,例如:工业制造红外测温仪在工业领域中的应用很广泛,例如测量机械设备的运行温度、检测高温炉炉墙和管道等。
环境监测红外测温仪也可以用于环境监测,例如检测地表温度、森林火灾等。
医疗保健红外测温仪也可以用于医疗保健,例如测量病人体温、检测病人的动脉和静脉等。
建筑施工在建筑施工中,红外测温仪可以测量材料表面的温度,例如测量混凝土的硬化过程、检测建筑物中的水分等。
农业种植在农业种植中,红外测温仪可以测量植物表面的温度,例如测量植物吸收的阳光能量和冷却速率,以便更有效地管理温室环境和农田作物。
结论红外测温仪是一种基于物体发射红外线的原理进行温度测量的仪器。
由于其精度高、测量速度快、便携性好等优点,它在各个领域都有着广泛的应用,从农业种植到工业加工,从医疗保健到环境监测,都有着它的身影。
随着技术的不断发展,相信红外测温仪的应用范围和精度等方面也会越来越好,使其在越来越多的领域中发挥重要作用。
红外测温方案
红外测温方案摘要:红外测温技术是一种无接触、非接触的测温方法,通过测量目标物体的红外辐射能量,可以准确、快速地获取目标物体的温度信息。
本文将介绍红外测温的原理、应用场景以及常见的红外测温方案。
引言:在工业生产、医疗保健、安防等领域,准确测量目标物体的温度是非常重要的。
传统的接触式温度测量方法存在着接触不便、测量不准确、易受干扰等问题。
而红外测温技术的出现,有效地解决了这些问题,成为了温度测量领域的一项重要技术。
一、红外测温的原理红外测温的原理基于物体辐射能量与其温度之间的关系。
根据斯蒂法-玻尔兹曼定律,物体的辐射能量与其温度的四次方成正比。
因此,通过测量物体的红外辐射能量,可以推算出其温度值。
红外测温仪器主要由红外传感器、辐射率校正器、信号处理器等组成。
二、红外测温的应用场景红外测温技术在多个领域有着广泛的应用。
1. 工业生产领域在工业生产过程中,温度的控制对于产品质量和生产效率至关重要。
红外测温技术可以用于监测和控制各种设备的温度,例如锅炉、热交换器、熔炉等。
通过及时掌握设备的温度信息,可以预防设备故障和生产事故的发生,确保生产的顺利进行。
2. 医疗保健领域红外测温技术在医疗保健领域有着重要的应用。
例如,在体温测量中,传统的接触式温度计需要与人体直接接触,不仅不够方便,还可能交叉感染。
而使用红外测温仪,只需对准人体额头进行测量,即可获取准确的体温数值,非常适合用于公共场所的体温筛查。
3. 安防领域红外测温技术在安防领域也有着重要的应用。
例如,使用红外测温技术可以对人流密集的场所进行快速测温,及时发现患者,控制疫情传播。
此外,红外测温技术还可以用于火灾、燃气泄漏等安全监测,及时发现和处理潜在危险。
三、常见的红外测温方案目前市场上存在多种红外测温方案,下面介绍几种常见的方案。
1. 手持式红外测温仪手持式红外测温仪是最常见的红外测温设备之一。
它小巧便携,操作简单,适用于不同的场景。
用户只需将测温仪对准目标物体,按下测量键,即可在显示屏上看到目标物体的温度数值。
手持式红外线测温仪
手持式红外线测温仪手持式红外线测温仪是一种非接触式温度测量设备,它可以通过测量目标物体发出的红外线辐射来准确测量其表面温度。
这种仪器广泛用于各行各业,包括工业、医疗、农业和家庭等领域。
本文将介绍手持式红外线测温仪的原理、应用以及如何正确使用它。
手持式红外线测温仪的原理是基于物体的热辐射特性。
所有物体都会发出红外线辐射,其强度与物体表面温度成正比。
这种仪器通过接收目标物体发出的红外线辐射,然后将其转换为温度值。
其核心技术是红外线传感器和温度计算算法。
在使用手持式红外线测温仪时,首先需要将其对准目标物体,然后按下测量按钮。
仪器会发射一束红外线来接收目标物体发射的辐射,然后将其转换为温度值显示在屏幕上。
这个过程非常快速,通常只需要几秒钟。
由于是非接触式测量,所以可以安全地在较远的距离测温,这对于高温或危险环境下的测量非常有用。
手持式红外线测温仪有许多应用。
在工业领域,它可以用于测量设备、机器或工艺过程中的温度。
由于非接触式测量,它可以减少操作人员的风险,并提高测量的精确度。
在制造业中,这种技术被广泛应用于检测设备的故障、监测电路板的热量分布以及进行温度控制等方面。
在医疗领域,手持式红外线测温仪被广泛用于测量人体温度。
特别是在爆发流行病或传染病时,它可以提供一种快速、安全、准确的测量方法。
只需将仪器对准人体额头或其他部位,即可获取体温值。
这种仪器常常被用于公共场所,如机场、医院、学校等,以确保人群的健康和安全。
手持式红外线测温仪也可以在农业领域得到应用。
它可以用于监测农作物、畜禽的体温,及时发现异常情况以保护农作物和动物的健康。
此外,它还可以用于监测温室内部的温度分布,帮助农民进行温度控制,提高农作物的产量和质量。
除了以上应用外,手持式红外线测温仪还可以在家庭环境中使用。
它可以用于测量室内外温度、检测热量浪费,帮助家庭节能减排。
此外,它还可以在烹饪中使用,用于测量食物的温度,确保食品安全和烹饪的准确性。
红外测温仪的原理及特点介绍
红外测温仪的原理及特点介绍红外测温仪(infrared thermometer),也称为红外测温枪、红外线温度测量仪,是一种能够测量热辐射的温度计。
红外测温仪采用非接触式测温方法,能够快速、准确地测量物体表面的温度,无需接触物体表面,不会对物体产生损伤,因此广泛应用于工业、医疗、建筑、电子、军事等领域。
本文将介绍红外测温仪的工作原理及其特点。
1. 红外测温仪的工作原理红外测温仪是基于物体表面的红外辐射能与仪器所接收到的红外辐射能量之间的比值来计算出物体表面的温度值的。
物体表面的红外辐射能与其表面温度有关,红外测温仪通过测量物体表面的红外辐射能量,推算出物体表面的温度。
光谱学上将红外辐射分为三个波段:近红外 (NIR)、中红外 (MIR)和远红外(FIR)。
红外测温仪所测量的大部分是MIR和FIR波段的红外辐射。
在MIR波段,物体表面发出的红外辐射强度随着其表面温度的升高而增加,而在FIR波段,物体表面的红外辐射强度则随着其表面温度的升高而下降。
红外测温仪通过内置的光学系统将物体表面的红外辐射聚焦到一个探测器上,探测器将所接收到的红外辐射能量转化为一个电压信号或者其他形式的输出信号。
通过分析输出信号的大小和特征,红外测温仪可以计算出所测量的物体表面温度。
2. 红外测温仪的特点相比于其他传统的温度测量方法,红外测温仪具有以下优点:(1)非接触测量红外测温仪采用非接触式测量方法,无需接触物体表面,不会对物体产生损伤,也避免了接触式测量方法中由于接触不良而产生的不稳定性问题。
(2)高精度测量红外测温仪具有高精度、高灵敏度的特点,能够在短时间内进行快速、准确的测量,特别适用于需要进行大批量测量的场合。
(3)宽温度范围红外测温仪的测量范围一般在-50℃~2000℃之间,相比于传统的温度计,具有更宽的测量范围,并且适用于高温、低温、高速和远距离的测量。
(4)方便快捷红外测温仪使用起来非常方便,不需要太多的操作,只需要将红外测温仪对准所要测量的目标物体,触发测量按钮即可得到测量结果。
红外测温原理及其应用
红外测温原理及其应用众所周知,温度是供热,供燃气,通风及空调系统中最重要的参数之一。
尤其在热工测量过程中,温度的精准程度往往是决定实验成败的关键。
因此,一个精确度高的测温仪器在工程中是必不可少的。
因此本文就温度测量工具中的红外线测温仪的原理及应用进行一些介绍。
一,红外测温的理论原理在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断的向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0.75μm~100μm的红外线。
他最大的特点是在给定的温度和波长下,物体发射的辐射能有一个最大值,这种物质称为黑体,并设定他的反射系数为1,其他的物质反射系数小于1,称为灰体,由于黑体的光谱辐射功率P(λT)与绝对温度T 之间满足普朗克定。
说明在绝对温度T下,波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为P(λT)。
根据这个关系可以得到图1的关系曲线,从图中可以看出:(1)随着温度的升高,物体的辐射能量越强。
这是红外辐射理论的出发点,也是单波段红外测温仪的设计依据。
(2)随着温度升高,辐射峰值向短波方向移动(向左),并且满足维恩位移定理,峰值处的波长与绝对温度T成反比,虚线为处峰值连线。
这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处,低温测温仪多工作在长波处。
(3)辐射能量随温度的变化率,短波处比长波处大,即短波处工作的测温仪相对信噪比高(灵敏度高),抗干扰性强,测温仪应尽量选择工作在峰值波长处,特别是低温小目标的情况下,这一点显得尤为重要。
二,红外线测温仪的原理红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。
被测物体和反馈源的辐射线经调制器调制后输入到红外检测器。
两信号的差值经反放大器放大并控制反馈源的温度,使反馈源的光谱辐射亮度和物体的光谱辐射亮度一样。
显示器指出被测物体的亮度温度三,红外线测温仪的性能指标及作用测温范围,显示分辩率,精度,工作环境温度范围,重复性,相对湿度,响应时间,电源响应光谱,尺寸,最大值显示,重量,发射率等1,确定测温范围:测温范围是测温仪最重要的一个性能指标。
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红外测温仪工作原理及应用范围说明摘要:本文结合国内外红外技术的发展和应用,简绍了红外技术的基础理论,阐述了红外热像仪的工作原理、发展和分类。
1.概述红外测温技术在生产过程中,在产品质量控制和监测,设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。
近20年来,非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展,性能不断完善,功能不断增强,品种不断增多,适用范围也不断扩大,市场占有率逐年增长。
比起接触式测温方法,红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。
非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列,并备有各种选件和计算机软件,每一系列中又有各种型号及规格。
在不同规格的各种型号测温仪中,正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。
红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目,红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术,它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身,通过接收物体发出的红外线(红外辐射),将其热像显示在荧光屏上,从而准确判断物体表面的温度分布情况,具有准确、实时、快速等优点。
任何物体由于其自身分子的运动,不停地向外辐射红外热能,从而在物体表面形成一定的温度场,俗称“热像”。
红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量,测出设备表面的温度及温度场的分布,从而判断设备发热情况。
目前应用红外诊技术的测试设备比较多,如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。
像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像,使测试效果直观,灵敏度高,能检测出设备细微的热状态变化,准确反映设备内部、外部的发热情况,可靠性高,对发现设备隐患非常有效。
红外诊断技术对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测,使传统电气设备的预防性试验维修(预防试验是50年代引进前苏联的标准)提高到预知状态检修,这也是现代电力企业发展的方向。
特别是现在大机组、超高电压的发展,对电力系统的可靠运行,关系到电网的稳定,提出了越来越高的要求。
随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善,利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体,又具有准确、快速、直观等特点,实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障(几乎可以覆盖所有电气设备各种故障的检测)。
它备受国内外电力行业的重视(国外70年代后期普遍应用的一种先进状态检修体制),并得到快速发展。
红外检测技术的应用,对提高电气设备的可靠性与有效性,提高运行经济效益,降低维修成本都有很重要的意义。
是目前在预知检修领域中普遍推广的一种很好手段,又能使维修水平和设备的健康水平上一个台阶。
采用红外成像检测技术可以对正在运行的设备进行非接触检测,拍摄其温度场的分布、测量任何部位的温度值,据此对各种外部及内部故障进行诊断,具有实时、遥测、直观和定量测温等优点,用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转设备和带电设备非常方便、有效。
利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。
红外温度记录法是工业上用来无损探测,检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。
与传统的测温方式(如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内)相比,热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度,通过扫描,还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图,而且灵敏度高,不受电磁场干扰,便于现场使用。
它可以在-20℃~2000℃的宽量程内以0.05℃的高分辨率检测电气设备的热致故障,揭示出如导线接头或线夹发热,以及电气设备中的局部过热点等等。
带电设备的红外诊断技术是一门新兴的学科。
它是利用带电设备的致热效应,采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息,进而判断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。
2.红外基础理论1672年,人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成,同时,牛顿做出了单色光在性质上比白色光更简单的著名结论。
使用分光棱镜就把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光。
1800年,英国物理学家F. W. 赫胥尔从热的观点来研究各种色光时,发现了红外线。
他在研究各种色光的热量时,有意地把暗室的唯一的窗户用暗板堵住,并在板上开了一个矩形孔,孔内装一个分光棱镜。
当太阳光通过棱镜时,便被分解为彩色光带,并用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。
为了与环境温度进行比较,赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。
试验中,他偶然发现一个奇怪的现象:放在光带红光外的一支温度计,比室内其他温度的批示数值高。
经过反复试验,这个所谓热量最多的高温区,总是位于光带最边缘处红光的外面。
于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外,还有一种人眼看不见的“热线”,这种看不见的“热线”位于红色光外侧,叫做红外线。
红外线是一种电磁波,具有与无线电波及可见光一样的本质,红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃,对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。
红外线的波长在0.76~100μm之间,按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类,它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。
红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射,它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动,并不停地辐射出热红外能量,分子和原子的运动愈剧烈,辐射的能量愈大,反之,辐射的能量愈小。
温度在绝对零度以上的物体,都会因自身的分子运动而辐射出红外线。
通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后,成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布,经电子系统处理,传至显示屏上,得到与物体表面热分布相应的热像图。
运用这一方法,便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。
2.1热像仪原理红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上,在光学系统和红外探测器之间,有一个光机扫描机构(焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像进行扫描,并聚焦在单元或分光探测器上,由探测器将红外辐射能转换成电信号,经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。
这种热像图与物体表面的热分布场相对应;实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱,与可见光图像相比,缺少层次和立体感,因此,在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场,常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能,如图像亮度、对比度的控制,实标校正,伪色彩描绘等技术2.2热像仪的发展1800年,英国物理学家F. W. 赫胥尔发现了红外线,从此开辟了人类应用红外技术的广阔道路。
在第二次世界大战中,德国人用红外变像管作为光电转换器件,研制出了主动式夜视仪和红外通信设备,为红外技术的发展奠定了基础。
二次世界大战后,首先由美国德克萨兰仪器公司经过近一年的探索,开发研制的第一代用于军事领域的红外成像装置,称之为红外寻视系统(FLIR),它是利用光学机械系统对被测目标的红外辐射扫描。
由光子探测器接收两维红外辐射迹象,经光电转换及一系列仪器处理,形成视频图像信号。
这种系统、原始的形式是一种非实时的自动温度分布记录仪,后来随着五十年代锑化铟和锗掺汞光子探测器的发展,才开始出现高速扫描及实时显示目标热图像的系统。
六十年代早期,瑞典AGA公司研制成功第二代红外成像装置,它是在红外寻视系统的基础上以增加了测温的功能,称之为红外热像仪。
开始由于保密的原因,在发达的国家中也仅限于军用,投入应用的热成像装置可的黑夜或浓厚幕云雾中探测对方的目标,探测伪装的目标和高速运动的目标。
由于有国家经费的支撑,投入的研制开发费用很大,仪器的成本也很高。
以后考虑到在工业生产发展中的实用性,结合工业红外探测的特点,采取压缩仪器造价。
降低生产成本并根据民用的要求,通过减小扫描速度来提高图像分辨率等措施逐渐发展到民用领域。
六十年代中期,AGA公司研制出第一套工业用的实时成像系统(THV),该系统由液氮致冷,110V电源电压供电,重约35公斤,因此使用中便携性很差,经过对仪器的几代改进,1986年研制的红外热像仪已无需液氮或高压气,而以热电方式致冷,可用电池供电;1988年推出的全功能热像仪,将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体,重量小于7公斤,仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。
九十年代中期,美国FSI公司首先研制成功由军用技术(FPA)转民用并商品化的新一红外热像仪(CCD)属焦平面阵列式结构的一种凝成像装置,技术功能更加先进,现场测温时只需对准目标摄取图像,并将上述信息存储到机内的PC卡上,即完成全部操作,各种参数的设定可回到室内用软件进行修改和分析数据,最后直接得出检测报告,由于技术的改进和结构的改变,取代了复杂的机械扫描,仪器重量已小于二公斤,使用中如同手持摄像机一样,单手即可方便地操作。
如今,红外热成像系统已经在电力、消防、石化以及医疗等领域得到了广泛的应用。
红外热像仪在世界经济的发展中正发挥着举足轻重的作用。
2.3热像仪分类红外热像仪一般分光机扫描成像系统和非扫描成像系统。
光机扫描成像系统采用单元或多元(元数有8、10、16、23、48、55、60、120、180甚至更多)光电导或光伏红外探测器,用单元探测器时速度慢,主要是帧幅响应的时间不够快,多元阵列探测器可做成高速实时热像仪。
非扫描成像的热像仪,如近几年推出的阵列式凝视成像的焦平面热像仪,属新一代的热成像装置,在性能上大大优于光机扫描式热像仪,有逐步取代光机扫描式热像仪的趋势。
其关键技术是探测器由单片集成电路组成,被测目标的整个视野都聚焦在上面,并且图像更加清晰,使用更加方便,仪器非常小巧轻便,同时具有自动调焦图像冻结,连续放大,点温、线温、等温和语音注释图像等功能,仪器采用PC卡,存储容量可高达500幅图像。
红外热电视是红外热像仪的一种。
红外热电视是通过热释电摄像管(PEV)接受被测目标物体的表面红外辐射,并把目标内热辐射分布的不可见热图像转变成视频信号,因此,热释电摄像管是红外热电视的光键器件,它是一种实时成像,宽谱成像(对3~5μm及8~14μm 有较好的频率响应)具有中等分辨率的热成像器件,主要由透镜、靶面和电子枪三部分组成。
其技术功能是将被测目标的红外辐射线通过透镜聚焦成像到热释电摄像管,采用常温热电视探测器和电子束扫描及靶面成像技术来实现的。
热像仪的主要参数有:2.3.1工作波段;工作波段是指红外热像仪中所选择的红外探测器的响应波长区域,一般是3~5μm或8~12μm。
2.3.2探测器类型;探测器类型是指使用的一种红外器件。